Vì sao chip iPhone luôn đè bẹp cả làng Android? Bạn có tin lý do lớn nhất chính là tiền?

Ngày 10/9/2013, iPhone 5s ra mắt. Không nằm ngoài dự kiến, chiếc iPhone mới nhất trong thời đại Android cỡ lớn vẫn có kích cỡ 4 inch và vẫn mang cùng một thiết kế với iPhone 5 của năm trước đó.

Nhưng phía dưới lớp vỏ nhàm chán của iPhone 5, Apple có một vũ khí đặc biệt: con chip 64-bit đầu tiên trên di động.

Khi mọi sự chú ý vẫn được dành cho Touch ID và giao diện "phẳng" của iOS 7, ít người đoán biết ảnh hưởng của A7 sẽ lan tỏa ra cả thế giới Android trong suốt 2 năm sau đó. Chỉ 1 tháng sau ngày lên kệ, phó chủ tịch, giám đốc marketing của Qualcomm lên tiếng gọi kiến trúc A7 của Apple chỉ là "một chiêu quảng cáo vô nghĩa". Ít lâu sau, Qualcomm đuổi khéo vị giám đốc này và gấp rút tự phát triển kiến trúc 64-bit cho riêng mình.

Nhưng thảm họa của Qualcomm chỉ thực sự bắt đầu khi hãng này vừa kịp chạm tay vào.... cái đuôi của Apple. Tháng 4/2014, Qualcomm vén màn Snapdragon 810. Đến đầu 2015, các mẫu Android đầu bảng sử dụng Snapdragon 810 đồng loạt ra mắt và nhanh chóng lên báo vì  sự cố quá nhiệt. Sony muối mặt xin lỗi khách hàng mua Xperia Z3+, LG buộc lòng phải chuyển sang dùng Snapdragon 808 kém mạnh mẽ, HTC coi như chấp nhận số phận bi thảm khi Snapdragon 810 giết chết tất cả những nỗ lực đã đặt vào HTC M9.

Samsung, ông vua không ngai của thị trường Android cao cấp, cũng chuyển sang dùng chip Exynos tự chế cho Galaxy S6, thế hệ đánh dấu bước ngoặt lớn về thiết kế của Samsung. Miếng ngon nhất của thị trường chip tuột khỏi tay, và kết thúc năm tài chính 2015, doanh số Qualcomm giảm 40%. Mặc cho iPhone 6s và iPhone 6s Plus gây thất vọng, doanh số và lợi nhuận Apple vẫn không hề suy giảm.

Sự kiện Apple A7 có thể coi là một cú sốc lớn của thế giới. Trong nhiều năm, những chiếc iPhone dễ sử dụng và ít nhân xử lý đã khiến nhiều người mang suy nghĩ sai lầm về tầm cỡ của Apple. Ở phía ngược lại, Snapdragon đã trở thành tiêu chuẩn của gần như tất cả các mẫu Android cao cấp trên thế giới. Khi ngay cả các hãng làm chip riêng như Samsung và Huawei/Honor(ngay cả khi đã gian lận benchmark) vẫn chưa thể tạo ra sự khác biệt đáng kể với Qualcomm, Snapdragon vẫn là biểu trưng của sức mạnh Android – hệ điều hành dành cho những người tự xưng là tín đồ công nghệ.

Nhưng những khốn đốn của Apple gây ra cho Qualcomm cho thấy, quyền lực của Apple trong ngành bán dẫn chip là không thể bị đánh giá thấp. Quyền lực đó không chỉ thể hiện vào những cú đấm rất đau như 64-bit mà còn ngay trên hiệu năng của những con chip. Năm 2017, các bài benchmark cho thấy A11 có thể đạt điểm số cao gấp đôi Snapdragon 835. Với smartphone của năm nay, A12 vẫn đạt hiệu năng đơn nhân ở mức cao gấp đôi Snapdragon 845 trong khi cách biệt nhân đôi ở mức 20-30%.

Thiết kế chip không phải là lý do tồn tại của Apple: công ty của Tim Cook bán phần cứng. Trái lại, các công ty như Qualcomm và MediaTek tồn tại chỉ để giúp binh đoàn Android đánh bại iPhone. Nghịch lý này tồn tại chỉ bởi 1 lý do duy nhất: Apple đi trước Android.

Hơn ai hết, Steve Jobs hiểu rằng những kẻ dẫn đầu không thể nào hoàn hảo. Ông biết rất rõ về những điểm yếu của iPhone 2007: chỉ dùng được kết nối 2G, có thời lượng pin rất kém và đặc biệt là cực kỳ chậm giật. Mặc dù báo giới có tốn bao nhiêu giấy mực về những đột phá trên iPhone, về bản chất chiếc smartphone để đời của Jobs vẫn là một bộ linh kiện chắp vá lại với nhau. Để tạo ra chip cho iPhone, Apple đã cóp nhặt các thành phần từ một con chip vốn được Samsung thiết kế cho đầu chơi đĩa DVD.

Johny Srouji, phó chủ tịch phụ trách phần cứng và cũng là người đứng đằng sau các con chip của Apple, hồi tưởng:

Thái độ "làm chủ" đã luôn được Apple duy trì đến cực điểm. Tháng 11/2015, công ty của Tim Cook vén màn iPad Pro, dòng iPad đầu tiên hỗ trợ bút cảm ứng và các tính năng hỗ trợ doanh nghiệp. Những tưởng Apple sẽ tái sử dụng chip của iPhone 6s hay iPad Air 2 cho iPad Pro, nhưng không, công ty của Tim Cook thiết kế một con chip riêng cho dòng iPad mới.

Các nhà chuyên môn nhanh chóng vào cuộc. Sau khi "mổ xẻ" A9x, chuyên gia của Chipworks đưa ra khẳng định rằng A9 có kích cỡ lớn hơn 40% so với A9 thường trên iPhone 6s. Diện tích tăng 40% sẽ gia tăng đáng kể sức mạnh cho iPad Pro, nhưng sự khác biệt quá lớn về diện tích cũng có nghĩa rằng điểm chung duy nhất giữa A9X và A9 chỉ là tên gọi.

Kết luận của Chipworks khẳng định: "40% là mức gia tăng khổng lồ về diện tích (và số bán dẫn). Không có nghi ngờ gì nữa, điều này có nghĩa rằng con chip A9x ‘quái vật’ này sẽ khó sản xuất hơn A9 rất nhiều, đặc biệt là khi sử dụng các công nghệ sản xuất mới".

Một chu trình sản xuất khó khăn cũng có nghĩa rằng Apple sẽ phải trả cho các công ty gia công như TSMC, UMC và Samsung rất nhiều tiền.

Dĩ nhiên, đó cũng không phải là khoản tiền duy nhất Apple phải chịu để có thể tạo ra sức mạnh của dòng A: kết thúc năm tài chính 2017, Johny Srouji nhận 24,8 triệu USD tiền lương từ Apple, cao gần gấp đôi mức thu nhập 12 triệu USD của CEO Tim Cook.

Sở dĩ lương của Johny Srouji cao như vậy là bởi nhà lãnh đạo gốc Israel này phải chịu một trọng trách vô cùng quan trọng: lãnh đạo bộ phận thiết kế chip của Apple. Trong khi 5 thế hệ iPhone đầu tiên vẫn sử dụng nhiều đến thiết kế nhân tham chiếu của ARM, bắt đầu từ chip A6 trên iPhone 5, Apple sử dụng thiết kế nhân của riêng mình với tên gọi Swift. Mỗi thế hệ A lại ra mắt với một bộ nhân khác nhau, và càng ngày, chúng càng khác biệt với thiết kế tham chiếu ARM.

Chính những thiết kế ARM khác biệt này đã giúp cho Apple giáng cho Qualcomm vô số đòn đau. Trước đây, iPhone vốn thua kém Snapdragon/Exynos/Kirin về hiệu năng đa nhân, bởi Android nhiều nhân hơn hẳn: 8 nhân, trong đó có 4 nhân hiệu năng cao và 4 nhân tiết kiệm điện. iPhone 7 mới chỉ có 2 nhân hiệu năng cao và 2 nhân tiết kiệm điện. Đến thế hệ iPhone 2017, Apple lật đổ thế trận một cách ngoạn mục bằng cách tùy biến cơ chế big.LITTLE rất sâu, cho phép chip A11 có thể kích hoạt toàn bộ 6 nhân cùng lúc (cơ chế Bionic). Hiệu năng nhân đơn của Apple vốn đã bỏ xa chip Android, khi đã có lợi thế 6 nhân, iPhone cho smartphone Android "hít khói".

Và dĩ nhiên, câu chuyện buồn của Snapdragon 810 cũng đến từ khả năng tùy biến chip của Apple. Phải đến năm 2014 Qualcomm (và các công ty khác) mới được chạm tay vào thiết kế nhân 64-bit đầu tiên của ARM, Cortex-A57. Còn Apple thì được quyền tự thiết kế chip ARM 64-bit từ rất lâu trước khi vén màn A7 vào năm 2013.

Hiện tại, ngay cả nhân Kyros của Snapdragon 845 cũng được cho là khác biệt rất ít với Cortex "chuẩn" của ARM. Trên Exynos và Kirin, Samsung và Huawei vẫn tiếp tục sử dụng thiết kế chuẩn, không chút thay đổi.

So với những nỗ lực bèo bọt của các đối thủ này, Apple đang tiếp cận silicon theo hướng "giết nhầm còn hơn bỏ sót". Huawei chỉ thiết kế đơn vị xử lý neuron riêng mà không thiết kế GPU riêng, Apple tự làm cả 2. Bắt đầu từ 2013, Apple còn dùng chip riêng để tập trung quản lý các cảm biến trong và ngoài iPhone dưới tên gọi M. Khi ra mắt Apple Watch vào năm 2014, Apple ra mắt thêm dòng chip S (sau này được tùy biến thành chip T để phục vụ bảo mật trên MacBook Pro). Năm 2016, để giải quyết một bài toán tưởng chừng đơn giản là kết nối tai nghe không dây với iPhone.

Ở thời điểm hiện tại, Apple chỉ còn 22 chữ cái tiếng Anh để đặt cho các dòng chip của riêng mình.

Bởi thế, hai từ đầu tiên người ta nghĩ đến khi nhắc đến hướng tiếp cận chip của Apple chắc chắn sẽ là "đốt tiền". Duy trì một bộ sậu tài năng có thể tạo ra rất nhiều thiết kế tùy biến đơn giản đòi hỏi rất nhiều tiền. Để mua bản quyền từ ARM và can thiệp vào thiết kế của hãng này ở mức sâu chưa từng có, Apple cần đốt tiền.

Thậm chí, để đảm bảo sức mạnh của từng nhân xử lý, Apple cũng cần tiền. Trong nhiều năm, chip Apple vượt trội chip Android nhờ sở hữu thêm 1 tầng bộ nhớ đệm (L3) và dung lượng cache lớn hơn. Tất cả các thành phần này đều tốn chỗ, và tựu chung, kích cỡ nhân (chứ không phải là xung nhịp) mới thể hiện chính xác sức mạnh tương ứng. Bởi các nhân CPU của Apple gần như luôn lớn gấp đôi nhân Snapdragon hay Kirin, hiệu năng đơn nhân của Apple luôn đè bẹp các đối thủ.

Và bởi các nhân CPU của Apple luôn lớn gấp đôi nhân đối thủ, khoản tiền Apple phải bỏ ra để thuê TSMC, UMC hay Samsung cũng luôn lớn hơn rất nhiều lần.

Mức giá không bao giờ rẻ của iPhone giúp cho bài toán silicon của Apple trở nên cực kỳ dễ dàng. 50 triệu chiếc iPhone X bán ra là 50 tỷ USD đút túi, chưa cần tính đến các dòng khác. Cứ cho rằng nghiên cứu chip có thể khiến Apple tốn 1 hay 2 tỷ USD mỗi năm, hàng chục triệu chiếc iPhone giá đắt bán ra khiến cho khoản tiền này trở nên nhỏ bé.

Qualcomm và các hãng Android không có được may mắn này. Samsung, Xiaomi, Sony v...v... mua Snapdragon từ Qualcomm. Qualcomm đi thuê TSMC, UMC và Samsung sản xuất. Qualcomm cũng phải trả tiền bản quyền cho ARM. Gần như bất kỳ một hãng thiết kế chip Android nào cũng sử dụng GPU do ARM thiết kế. Nhắc đến chip trên Android là nhắc đến một chuỗi cung ứng thu nhỏ, còn nhắc đến Apple là nhắc đến chip của Apple làm chủ, dành riêng cho thiết bị của Apple.

Bởi thế mà Android gặp phải một vấn đề Apple không bao giờ gặp phải: mâu thuẫn quyền lợi. Nói một cách đơn giản, nếu Qualcomm có thể tạo ra cơ chế Bionic giống như Apple và khiến giá Snapdragon gia tăng, chưa chắc các hãng Android đã muốn làm như vậy. Thêm 0.5mm2 kích cỡ chip có thể tạo nên sự khác biệt giữa lỗ và lãi: Qualcomm hay nhà sản xuất điện thoại hay ARM sẽ chịu khoản chi phí này? Mỗi bên trong chuỗi cung ứng chip đều cố hết sức để giảm giá thành sản phẩm, và bởi thế, những con chip Android cũng mất đi khả năng cạnh tranh với Apple.

Nhưng con đường của Apple cuối cùng vẫn là đúng đắn. Cùng với iOS, lợi thế về chip là một trong những thế mạnh cốt lõi giúp cho iPhone đứng vững trên phân khúc cao cấp.

Lợi thế này mang một ý nghĩa vô cùng quan trọng khi thế giới smartphone dần tiến vào thời đại AI. Nói đến AI là nói đến sự kết hợp chặt chẽ giữa phần cứng và phần mềm: phải tự tùy biến ra Pixel Visual Core thì Google mới có thể chụp bokeh từ camera đơn, phải có neural engine riêng trên chip A thì Apple mới có thể đổ bóng từng tia sáng trên ảnh chụp chân dung. Và, khi Qualcomm đem cơ chế tối ưu hiệu năng AI lên Snapdragon, các hãng Android cũng khoe luôn khả năng này.

Rõ ràng là sự phát triển của Android trong thời đại AI đang bị những công ty như Qualcomm và Samsung kìm kẹp. Chính bởi thế, các hãng smartphone thực sự nghiêm túc cạnh tranh với Apple mới tự tùy biến chip của mình. Với thế hệ mới nhất, Exynos của Samsung đã có nhân VPU tùy biến, Kirin của Huawei/Honor mới đây cũng đã có NPU đôi.

Khó ai đoán được liệu cuộc chiến này sẽ đi về đâu. Song, có duy nhất một điều có thể chắc chắn: đó sẽ là một cuộc chiến cực kỳ tàn khốc, và sẽ chỉ dành cho những kẻ máu ăn thua nhất, nhiều tiền nhất. Chỉ cần vậy thôi là Apple vẫn có lợi thế: giá iPhone trung bình tới tay người dùng vẫn cao gấp đôi, gấp 3 các hãng khác. Lợi nhuận của Apple vẫn được đảm bảo, và một khi lợi nhuận đó được đảm bảo, Apple vẫn có thể vung tiền cho ARM, cho các lò luyện chip để đảm bảo cho dòng A thắng thế tuyệt đối trước các đối thủ Android.

Trí Thức Trẻ